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根據(jù)處理對象和水刀自旋轉(zhuǎn)噴頭結(jié)構(gòu)尺寸的不同，將其分為3類。筆者結(jié)合實物圖片加以簡單闡述。

第一類：表面預(yù)處理用自旋轉(zhuǎn)噴頭。

高壓水射流表面預(yù)處理的典型應(yīng)用包括：大型鋼質(zhì)設(shè)備表面的除漆、除銹；設(shè)備外表面的垢物清除；道面除膠、除標志線、除油污；混凝土破碎等。用于表面預(yù)處理的自旋轉(zhuǎn)噴頭主要是噴槍用小直徑自旋轉(zhuǎn)噴頭和大直徑旋轉(zhuǎn)噴頭。

槍用自旋轉(zhuǎn)噴頭由多束斜向射流形成水力扭矩，由旋轉(zhuǎn)噴頭形成槍用旋轉(zhuǎn)射流。與強制旋轉(zhuǎn)噴槍相比，它輕便，無需動力，而且壓力與流量范圍廣，轉(zhuǎn)速多在1000 - 2000r/min，重量為1.3kg左右，最高工作壓力280MPa。主要用于換熱器殼層清洗，不連續(xù)表面的除漆、除銹作業(yè)。

大直徑旋轉(zhuǎn)噴頭是以高壓旋轉(zhuǎn)接頭為基礎(chǔ)設(shè)計制造而成。這類噴頭可以自旋轉(zhuǎn)，也可以液壓或氣動控制強制旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)直徑可以根據(jù)射流功率和具體用途確定，一般為300 - 1000mm。將其安裝在小推車上，并安裝罩殼，便成為平面清洗器。平面清洗器的熱門應(yīng)用是爬壁除銹和機場跑道除膠。

第二類：管道內(nèi)壁低壓自旋轉(zhuǎn)清洗噴頭。這類噴頭的共同特點是使用工作壓力較低，一般為20 - 50MPa，最大流量為450 L/min，轉(zhuǎn)速多在200 - 500r/min。適用清洗的管道直徑為6”-36”。清洗大直徑管道內(nèi)壁附著力不強的垢物是選擇該類旋轉(zhuǎn)噴頭的標準，最典型的應(yīng)用是下水道疏通。

第三類：管道內(nèi)壁高壓自旋轉(zhuǎn)清洗噴頭。

該類噴頭是高壓水射流清洗管道中最常用的，應(yīng)用領(lǐng)域包括石油、化工、冶金、電力等多個行業(yè)。該類噴頭的工作壓力多在70 -140MPa，也有少量280MPa的應(yīng)用。清洗的管道直徑多在3”-15”。管道的附著物本身堅硬，附著力強，要想清除該類結(jié)垢，不但要有足夠的壓力和流量，而且射流不能霧化。該類旋轉(zhuǎn)噴頭的轉(zhuǎn)速多分為快速、慢速兩擋。慢速擋轉(zhuǎn)速為10 -100r/min，快速擋的轉(zhuǎn)速為50為為數(shù)不多的旋轉(zhuǎn)體與噴頭體做成一體的旋轉(zhuǎn)噴頭，軸向尺寸僅為90mm，對于清洗有拐彎的管道非常適用。

使用加長噴桿的自旋轉(zhuǎn)噴頭，最高工作壓力280MPa，轉(zhuǎn)速可以控制在15～60r/min，適用于清洗4”-15”的管道。由于使用了加長噴桿，為了防止噴桿與管道內(nèi)壁的刮卡，一般要與中心定位支架配套使用。旋轉(zhuǎn)噴頭與中心定位支架總體較重，在清洗水平管道時，通常采用鋼絲繩牽引的方法使旋轉(zhuǎn)噴頭進給。

對于自旋轉(zhuǎn)噴頭轉(zhuǎn)速上限和下限、對限速機構(gòu)的定量設(shè)計都還缺乏理論依據(jù)，一般都是根據(jù)某一類的具體應(yīng)用通過設(shè)計——試驗——改進設(shè)計——制造產(chǎn)品的方式，制造出適合該類應(yīng)用的自旋轉(zhuǎn)噴頭，如何通過設(shè)計試驗的積累得出完善的設(shè)計理論，使限速機構(gòu)的設(shè)計與轉(zhuǎn)速數(shù)值能夠有機對應(yīng)是設(shè)計者的追求目標。

平面清洗作業(yè)的實例有工廠地面、公路翻修與清洗交通標志、機場跑道除膠、汽車噴漆流水線柵板除漆、運動場跑道除膠、橋梁維修剝層等等。它們的共同特點是都用平面清洗器作業(yè)，所不同的只是工況參數(shù)、清洗器結(jié)構(gòu)不同。

一自轉(zhuǎn)的平面清洗器，其特點是主軸垂直于地面。如果將主軸與地面平行，則可設(shè)計出多種多樣的大直徑二維自轉(zhuǎn)噴頭用以清洗大直徑管道內(nèi)壁。

平面清洗器基本上可以分為噴頭、旋轉(zhuǎn)接頭與支架三個部分。噴頭位于最下端，由噴管、噴嘴等主件組成。如果作業(yè)要求的是大面積均勻剝層（如機場除膠等），就把執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計成微孔多噴嘴呈列狀布置，射流形式均勻、細密呈寬帶狀；如果作業(yè)要求的是局部重點剝層（如維修橋梁的剝層等），就把執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計成四噴管各鑲一只圓柱形噴嘴，

其射流可保證足夠的點打擊力，加之旋轉(zhuǎn)運動就形成了成片剝除厚層的能力。噴管與旋轉(zhuǎn)軸的連接要保證可靠和防松。旋轉(zhuǎn)體是平面清洗器的技術(shù)關(guān)鍵所在，它的旋轉(zhuǎn)密封多采用組合密封，且有泄漏導(dǎo)出。除了旋轉(zhuǎn)體的兩端軸承外，在底部還安裝有推力軸承，以承受重力旋轉(zhuǎn)。高壓水自中部進入，軸端輸出至噴管、噴嘴，整個旋轉(zhuǎn)體固定在罩板上；支撐架除了起到移動作用外，還可通過螺桿調(diào)節(jié)整個清洗器距地面的垂直距離（即靶距）。為了調(diào)節(jié)控制噴頭的轉(zhuǎn)速，平面清洗器大都采用強制旋轉(zhuǎn)，即采用液壓馬達或氣動馬達作動力，通過對液壓或氣壓壓力的調(diào)節(jié)給出作業(yè)的最佳轉(zhuǎn)速。這樣，動力與旋轉(zhuǎn)體的輸入軸直聯(lián)，運行非?？煽?。

為了提高清洗效率，在增大主機功率的同時，將兩個清洗器并聯(lián)安裝，同步控制，使得清洗幅度可提高到1. 5m。這種平面清洗器往往采取車載作業(yè)。

平面清洗器的工作壓力一般在70 - 100MPa之間，噴嘴形成的作業(yè)直徑都在500-700mmo另外，采用這種形式，將噴頭改造成無噴管成對噴嘴，形成軸向主射流，則可用來進行破碎公路路面等工程作業(yè)。

大型容器指大尺寸的釜、罐、槽、艙等，它們的內(nèi)壁清洗往往借助于三維旋轉(zhuǎn)噴頭及其進給機構(gòu)（叉合稱容器內(nèi)壁清洗裝置）。三維旋轉(zhuǎn)噴頭的適應(yīng)工況參數(shù)范圍很廣，加之結(jié)構(gòu)特殊，又有專用的進給裝置，已成為高壓水射流獨立的周邊設(shè)備之一。

三維旋轉(zhuǎn)噴頭亦即同步繞著兩個相互垂直軸旋轉(zhuǎn)的噴頭，其轉(zhuǎn)速可在5 -100r/min之間調(diào)節(jié)，通常最佳工作轉(zhuǎn)速為20～40r/min。三維旋轉(zhuǎn)噴頭的基本構(gòu)成為三維旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)密封、減速調(diào)速3個部分。

形成三維旋轉(zhuǎn)的傳動機構(gòu)一般都采用一對相互垂直的錐齒輪，這已成了共性特點。一種三維旋轉(zhuǎn)噴頭。三維旋轉(zhuǎn)噴頭的旋轉(zhuǎn)動力也是來源于噴嘴偏置形成的水力扭矩。這里，噴嘴除了形成水射流外，還有兩個作用：一是通過主動小齒輪相對大齒輪轉(zhuǎn)動，繼而帶動轉(zhuǎn)動件和與之連接的外殼繞固定軸（高壓水進入通道）旋轉(zhuǎn)，從而形成一對噴嘴繞主動錐齒輪和被動錐齒輪、外殼繞固定軸的同步三維旋轉(zhuǎn)；二是由被動錐齒輪通過輪系帶動葉輪反向旋轉(zhuǎn)，同時水射流的一股分量通過一固定噴嘴對葉輪噴射形成阻力矩。葉輪的旋轉(zhuǎn)反饋到錐齒輪則形成減速作用，減速保證了三維旋轉(zhuǎn)噴頭的最佳工況，使得射流不霧化，達到高難度清洗目的。

從該噴頭結(jié)構(gòu)分析，輪系的設(shè)置使結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且減速調(diào)節(jié)不方便、減速作用不可知，但這一典型結(jié)構(gòu)清晰揭示了三維旋轉(zhuǎn)噴頭的三大要素。

另一種三維旋轉(zhuǎn)噴頭。實現(xiàn)噴嘴自身的自轉(zhuǎn)和噴頭體的公轉(zhuǎn)的基本結(jié)構(gòu)。該噴頭在技術(shù)上有以下幾個特點：采用與主軸同軸轉(zhuǎn)動的減速機構(gòu)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動無級減速，確保射流不霧化，達到強力清洗剝層的目的，噴頭轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)依賴減速機構(gòu)壓力的調(diào)節(jié)；采用套筒間隙密封，選擇高彈性耐磨材料實現(xiàn)高壓下的旋轉(zhuǎn)密封，同時保證兩個旋轉(zhuǎn)軸的運行可靠性，避免高壓密封抱軸現(xiàn)象；錐齒輪減速比很講究，i=Z2/Z1必須是非整數(shù)，亦即22與Z1必須互為素數(shù)，i的整數(shù)部分要滿足運動軌跡密度的要求，i的小數(shù)部分則由一對互為素數(shù)的齒數(shù)Z1和Z。確定，這樣才能保證旋轉(zhuǎn)射流軌跡不重復(fù)，否則就會出現(xiàn)漏洗面積；噴嘴的設(shè)計要與泵相匹配，其偏心要考慮整體結(jié)構(gòu)給出，偏心太大初始轉(zhuǎn)速太快，偏心太小則初始轉(zhuǎn)矩過低而使噴頭不能啟動，這些都是不合適的。

三維旋轉(zhuǎn)噴頭的射流軌跡形成了一個球狀的包絡(luò)面。然而，要將這樣一個噴頭送至大型容器的每一個局部并且與之保持最佳靶距，就需要進給機構(gòu)。

三維旋轉(zhuǎn)噴頭的噴嘴與噴頭體相連接的噴管，有的做成彎曲狀，有的加長延伸，還有的對置兩個主動錐齒輪，即兩邊各置一對噴管、噴嘴。這些變形的目的都是為了增加射流的水力扭矩，同時擴大噴頭的旋轉(zhuǎn)半徑以簡化進給機構(gòu)。

齒輪輪系，用以調(diào)整兩個噴嘴的相對位置（噴嘴軸心線間的距離變化），亦即調(diào)整由射流形成的旋轉(zhuǎn)扭矩，從而也在一定范圍調(diào)節(jié)了轉(zhuǎn)速。該三維旋轉(zhuǎn)噴頭適用功率范圍為37-370kW。

旋轉(zhuǎn)接頭又叫旋轉(zhuǎn)體，它起著連接轉(zhuǎn)體件（噴頭）與固定件（噴管）的作用。旋轉(zhuǎn)接頭用途很廣，形式多樣，是水射流設(shè)備常涉及的主要部件。頭可以隨意連接不同型式的噴頭，以迅速得到不同形式的射流。也就是說，靈活連接與應(yīng)用是旋轉(zhuǎn)接頭單獨作為一個產(chǎn)品的主要作用。旋轉(zhuǎn)接頭既能緊密連接相對轉(zhuǎn)動件，又能使相對轉(zhuǎn)動件延長距離或改變方向。

為強制型旋轉(zhuǎn)接頭。高壓水自徑向進入，接頭體不轉(zhuǎn)，而另有動力輸出軸與該接頭軸伸端鍵連接，強制中心軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動噴頭、噴桿或軟管轉(zhuǎn)動。很顯然，這種接頭進、出水呈垂直布置，不僅改變了出流方向，而且延長了執(zhí)行元件的距離。強制旋轉(zhuǎn)一般將轉(zhuǎn)速控制在500-600r/min，適應(yīng)壓力為150-200MPa。壓力越高，轉(zhuǎn)速越高，旋轉(zhuǎn)密封的難度也就越大。當同樣性質(zhì)的旋轉(zhuǎn)接頭用在纏繞膠管的絞盤上，高壓水自絞盤軸端進入軟管，由于絞盤轉(zhuǎn)速很低，因此旋轉(zhuǎn)密封僅采用O形圈附以擋圈即可解決。旋轉(zhuǎn)密封從材料和結(jié)構(gòu)都

需精心設(shè)計。同軸自轉(zhuǎn)型旋轉(zhuǎn)接頭，高壓水同軸進出。這種接頭多用于二維自轉(zhuǎn)噴頭。不難理解，該接頭與多孔噴嘴相連接就是多種形式的旋轉(zhuǎn)噴頭。它的旋轉(zhuǎn)動力來自多孔噴嘴，其工作壓力為70MPa，轉(zhuǎn)速約400r/min。限速主要靠注入黏性油，由轉(zhuǎn)子攪動黏油形成反力矩。注油的另一主要目的是潤滑。在轉(zhuǎn)子兩端各置一段旋轉(zhuǎn)密封，并且通過一個向心球軸承和一個平面推力球軸承配合承受旋轉(zhuǎn)運動和射流的反沖力。

是一種自轉(zhuǎn)型旋轉(zhuǎn)接頭，它的不同點在于一端采用高壓旋轉(zhuǎn)密封，這是一個很大膽的設(shè)計，當然也需要精細的工藝保證。三個球軸承并列安裝，保證了旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)。在與密封相對的另一端周向設(shè)有注油孔。注意有一個注油孔設(shè)在了兩個密封圈中間，這是為了延長密封圈的壽命。該噴頭的轉(zhuǎn)速適應(yīng)在400 - 600r/min，當然減速來源為外力。也正因為采用端面旋轉(zhuǎn)密封承受著射流反沖力，所以最大限度地減小了周向旋轉(zhuǎn)摩擦。旋轉(zhuǎn)扭矩要求僅為圖8—23的1／7左右，亦即實際旋轉(zhuǎn)密封摩擦耗功小多了。該噴頭工作壓力范圍為70-140MPa。

旋轉(zhuǎn)接頭的設(shè)計關(guān)鍵，一是處理相對轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)關(guān)系，二是高壓旋轉(zhuǎn)密封。由于旋轉(zhuǎn)噴頭的旋轉(zhuǎn)動力和限速阻力大都來源于外力，這就使其設(shè)計更為簡單，但是小直徑的旋轉(zhuǎn)接頭還是比較難以處理好這些矛盾的。從上述3個實例可見，旋轉(zhuǎn)接頭的轉(zhuǎn)速要求都較低，因此必須與相應(yīng)的噴頭和限速機構(gòu)或強制轉(zhuǎn)動機構(gòu)適配，否則它是難以保證高壓旋轉(zhuǎn)密封的。再者，旋轉(zhuǎn)潤滑也很重要，必須予以重視。

高壓水射流某種程度上又叫做高速水射流，其速度接近1000m/s也是很正常的。利用高速水射流形成真空引射的特點，仿照水射流真空泵的原理進行設(shè)計，真空噴頭便成了高壓水射流設(shè)備的一個附加功能件，它以很低的成本在吸上和輸送用途中可與水刀射流真空泵相媲美。